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3Módulo Internet of Things (IoT) aplicada para resolução de desafios na Administração Pública Gestão da Comunicação e do Conhecimento. Novas Tecnologias aliadas à IoT Enap, 2022 Fundação Escola Nacional de Administração Pública Diretoria de Desenvolvimento Profissional SAIS - Área 2-A - 70610-900 — Brasília, DF Fundação Escola Nacional de Administração Pública Diretoria de Desenvolvimento Profissional Conteudista Taiser Barros (conteudista, 2022); Diretoria de Desenvolvimento Profissional. Sumário Unidade 1: Big Data e Inteligência Artificial .....................................4 1.1 Integração entre IoT e Big Data ................................................................................ 4 1.2 Integração entre IOT e Inteligência Artificial ......................................................... 11 Referências .......................................................................................................................17 Unidade 2: Machine Learning e Cloud Computing .........................19 2.1 Integração entre IoT e Machine Learning para Análise de Dados ..................... 19 2.2 Integração entre Cloud Computing e IoT .............................................................. 25 Referências .......................................................................................................................29 4Enap Fundação Escola Nacional de Administração PúblicaEnap Fundação Escola Nacional de Administração Pública Módulo Novas Tecnologias aliadas à IoT3 Neste módulo, a discussão será focada em tecnologias que podem ampliar ainda mais o leque de aplicações das redes IoT, bem como suas funcionalidades. Você conhecerá conceitos relacionados a quatro tecnologias principais: Big Data, Inteligência Artificial, Machine Learning e Cloud Computing. Cada uma delas se relaciona à IoT de uma forma particular, que será explicada no texto deste módulo. Assim como a IoT, as quatro tecnologias citadas permitem que novos tipos de negócios, serviços e produtos sejam desenvolvidos. Que tal conhecê-las e prospectar a gama de aplicações que podem surgir a partir da utilização delas? Uma das figuras mais importantes do mundo da tecnologia é o fundador da Microsoft, o visionário Bill Gates. Atribui-se a ele uma previsão infundada sobre a máxima quantidade de memória que precisaríamos em nossos computadores pessoais: 640 kilobytes. 1.1 Integração entre IoT e Big Data Unidade 1: Big Data e Inteligência Artificial Objetivo de aprendizagem Ao concluir esta unidade, você estará apto(a) a identificar como ocorre a integração da IoT com as tecnologias de Big Data e de Inteligência Artificial. Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 5 Para se ter ideia do quanto esta previsão foi errada, um arquivo com extensão mp3, utilizado para reproduzir áudio, tem em média 6 megabytes (5 minutos de música). Essa quantidade de memória é aproximadamente dez vezes maior que a prevista por Bill Gates. Ou seja, se realmente fosse utilizado o máximo de memória previsto por ele, não teríamos espaço nem para escutar uma música! Gates com certeza não esperava que a quantidade de dados gerados pela humanidade fosse atingir índices tão elevados como os que ocorreram na última década. A figura a seguir apresenta uma ideia da quantidade gigante de dados que trafegam na internet a cada minuto: Bill Gates. Fonte: Pixabay 6Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública O que acontece em um minuto na internet. Elaboração: CEPED/UFSC (2022). Adaptado de Excelacom (2016) Os dados produzidos por milhares de usuários precisam ser tratados, armazenados e acessados por diferentes aplicativos e bases de dados. Da mesma forma, as indústrias e serviços oferecidos a diferentes tipos de consumidores geram uma grande quantidade de dados a cada minuto. A tecnologia conhecida como Big Data se refere justamente à grande quantidade de dados gerados e toda a infraestrutura necessária para gerir esses dados. Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 7 Os autores destacam ainda as cinco dimensões (os 5 “Vs”) do Big Data: A relação entre IoT e Big Data é citada no trabalho de Mudholkar e Mudholkar (2018, p. 5003) a partir da ideia de que uma solução para gerenciar o grande aumento de dados gerados é necessária. A IoT conecta cada vez mais dispositivos à rede, e esses dispositivos contribuem para geração de uma grande quantidade de dados. O Big Data é uma solução para o problema de dados, permitindo armazenar uma quantidade ilimitada deles em ambiente seguro. Adicionalmente, combinar essa tecnologia com a IoT permitirá uma revolução técnica para as futuras gerações. Assim como estabelece o documento do BNDES (2017), as aplicações de IoT são geradoras de Big Data, pois os dispositivos de uma rede IoT geram um expressivo volume de dados – em períodos de minutos, horas ou até mesmo dias – que precisam ser armazenados. Assim, torna-se necessária uma tecnologia de software capaz de organizar e tratar dados em alto volume, demanda atendida pelo Big Data. “o Big Data é um tema relevante entre estudiosos e profissionais, definido como ‘[...] uma abordagem holística para gerenciar, processar e analisar os dados em cinco dimensões, e que tem como objetivo permitir a entrega de valor de forma sustentada, medir desempenho, criar competências e melhorar o processo decisório’.” 1 Volume: satisfação, acessibilidade aos dados; 3 Velocidade: tempo de acesso à informação e a tomada de decisão; 2 Variedade: diversidade de fontes e tipos de dados; 4 Veracidade: confiança na exatidão apresentada pelos dados; e 5 Valor: o que as informações melhoram nos resultados, além do valor financeiro utilizado para obter os dados com um bom nível de qualidade. Mendonça, Andrade e Neto (2018, p. 135) indicam que 8Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública Big Data. Fonte: Freepik.com Um exemplo de aplicação do Big Data são as iniciativas Rio Datamine e Data.Rio (SISTEMA FIRJAN, 2016, p. 24), caracterizadas por uma nova concepção de gestão de informação urbana formada por diversas bases de dados produzidas por agências e instituições da cidade do Rio de Janeiro. O documento do Sistema FIRJAN (2016) explica que esses tipos de iniciativas, as quais dão acesso aos dados públicos, permitem o desenvolvimento de serviços encadeados. As iniciativas Rio Datamine e Data.Rio promoveram uma visão holística da cidade, com fontes convergentes de dados, tecnologias virtuais e aplicativos, com dados ubíquos. Há ainda uma previsão de que a cidade do Rio de Janeiro consiga aprimorar a produtividade das iniciativas citadas agregando funcionalidades por meio da utilização da IoT. Como outros exemplos de utilização integrada de Big Data e IoT, Mudholkar e Mudholkar (2018, p. 5004) apresentam: Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 9 Transportes inteligentes. Fonte: Freepik.com Tecnologias móveis. Fonte: Freepik.com 1 Transportes inteligentes permitem acessar transporte público, compartilhamento de caronas e uma quantidade não quantificável de conveniências. Os transportes, sejam de via aérea, terrestre ou marítima, bem como a logística, são componentes essenciais para a produtividade de muitas empresas, e o acesso aos dados dos modais de transporte em tempo real é crítico. 2 Por meio do uso das tecnologias móveis e da IoT, as empresas podem acelerar a produtividade, lucratividade e operações com soluções projetadas especificamente para seus processos. Elas podem conectar todos os seus dispositivos em uma rede em nuvem centralizada e capturar e compartilhar seus dados com Big Data, permitindo visibilidade em tempo real de suas operações. 10Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 3 Os hospitais inteligentes podem usar a IoT para coletar, transmitir e analisar os dados de pacientes. O Hospital Universitário Clermont-Ferrand, na França, implantouuma iniciativa de IoT e Big Data em parceria com as empresas Microsoft e Capsule Technologies. O hospital construiu um sistema para coletar e organizar dados de dispositivos médicos conectados, as enfermeiras autenticam o acesso em um aplicativo móvel e podem enviar os dados do paciente diretamente de seus dispositivos e ferramentas médicas. O sistema permite que os profissionais possam coletar mais dados em menos tempo, otimizando o trabalho. Big Data. Fonte: Freepik.com E você, consegue prever as possibilidades de integrar uma rede de dispositivos conectados que geram um grande volume de dados e posteriormente utilizar uma ferramenta capaz de analisá-los para fornecer propostas de novas soluções, independentemente da área de análise? É isso o que se consegue aliando o Big Data à IoT. Esse tipo de solução pode ser aplicada vastamente no setor público, oferecendo serviços otimizados aos cidadãos. Os exemplos apresentados foram das áreas de transporte e saúde, mas podem ser estendidos para outros setores, como agricultura, segurança, coleta seletiva de resíduos, entre outros. Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 11 De uma forma menos técnica, você pode compreender a relação entre IoT e Big Data como dois players, com o primeiro sendo aquele que vai “a campo”, coleta e entrega dados, e o segundo, aquele que reúne os dados coletados, analisa-os e mostra como podem gerar uma solução! Uma definição de Inteligência Artificial (IA) é apresentada por Ghosh, Chakraborty e Law (2018) como: Com essa definição, fica claro que, de alguma forma, estamos permitindo que máquinas consigam efetuar tarefas ordinariamente associadas com a atividade humana. Pense nisso! A Inteligência Artificial, assim como outras tecnologias, como o Big Data, é um dos vetores de inúmeras transformações tecnológicas que estamos vivenciando. Neste contexto, Magrani (2018, p. 4) destaca a Inteligência Artificial, a internet ubíqua e móvel e a rede de sensores como algumas das tecnologias que permitiram a chamada Quarta Revolução Industrial: 1.2 Integração entre IOT e Inteligência Artificial “[...] ciência capaz de gerar inteligência em máquinas para que estas sejam capazes de efetuar tarefas que tradicionalmente exigem habilidades da mente humana” (p. 1). 12Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública As quatro revoluções industriais Elaboração: CEPED/UFSC (2022). Adaptado de Shutterstock.com A quarta revolução industrial, também conhecida como “Indústria 4.0”, situa as transformações e inovações industriais no panorama associado a tecnologias como a IoT, IA e Big Data, entre outras. Na indústria 4.0, os processos de produção estão mais automatizados, podendo gerar dados que são analisados em tempo real, além de poderem, em muitos casos, ser customizados pelos clientes. Algumas empresas permitem que o próprio cliente faça a micro gestão de um pedido, customizando, por exemplo, a estampa de uma camiseta que foi produzida com um determinado tipo de tecido também customizado. Na figura, foram apresentadas as quatro revoluções industriais, iniciando com a mecanização da indústria (1.0), que corresponde ao surgimento da máquina à vapor de James Watt, até chegar no momento atual, conhecido como indústria 4.0. INDÚSTRIA 1.0 Mecanização, força à vapor e tear de tecelagem INDÚSTRIA 2.0 Produção em massa, linha de montagem, energia elétrica INDÚSTRIA 3.0 Automação, computadores e eletrônicos INDÚSTRIA 4.0 Sistemas ciberfísicos, IOT, redes 1784 1870 1969 HOJE As Revoluções Industriais Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 13 Bot. Fonte: Freepik.com Os modelos de negócio estão e continuarão sendo afetados pelas transformações tecnológicas. Atualmente, uma das maiores indústrias mundiais é a de veículos automotores, na qual a grande maioria dos fabricantes ainda comercializa o velho modelo com base no motor à combustão. Mesmo que empresas como a Tesla tenham demonstrado que o mundo está preparado para o veículo elétrico, em países como o Brasil essa realidade ainda parece distante. Contudo, empresas como a Alphabet (matriz do Google) já têm foco no desenvolvimento de softwares para veículos autônomos, com base em suas forças na computação de dados maciça (ROGERS, 2017, p. 90). Rogers (2017) explica que, quando os carros autônomos se tornarem viáveis comercialmente, a empresa que hoje é mais conhecida pelo seu mecanismo de busca poderá tornar-se um dos atores dominantes na indústria automobilística mundial, a qual está cada vez mais focando em dados e em inteligência artificial. Com essa fala, o autor faz uma relação entre IA e IoT, considerando que, Ou seja, setores que hoje ainda não possuem uma conexão direta com a área da IoT e da inteligência artificial tendem a agregar estas tecnologias. Essa previsão é extremamente otimista, pois permite imaginar que áreas como saúde, educação, mobilidade e segurança pública estarão entre os setores beneficiados. à medida que sensores e conectividade digital se tornam partes essenciais de cada vez mais objetos (automóveis e aparelhos domésticos, por exemplo), a IoT provavelmente redefinirá as fronteiras de muitos setores que até agora foram menos impactados. 14Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública A Inteligência Artificial muitas vezes parece um tópico de ficção científica, distante da realidade; porém, se forem analisados os sistemas atuais, é possível perceber que a IA já é uma realidade presente. Qual foi a última vez que você teve um atendimento de uma operadora de telefonia que tenha sido realizado totalmente por um atendente humano? Geralmente, os passos iniciais do atendimento são realizados por um bot, que é uma inteligência artificial programada para imitar o passo a passo seguido por um operador humano. Interagir com bots já está se tornando tão natural que, muitas vezes, pode passar despercebido o fato de que isto é tecnologia pura empregada no dia a dia, para o benefício do usuário/consumidor. Assim deve ocorrer com cada nova modificação tecnológica que houver em no cotidiano: aos poucos, a utilização se torna natural para o ser humano. Na resenha apresentada por Pinto de Paula Filho e Lamy (2020, p. 226), pode-se verificar indicações da utilização de sistemas de IA, IoT e Big Data voltados à saúde que tendem a modificar o tratamento médico, centrando-o na saúde e não na doença. Assim, o paciente será o centro do sistema, e não mais o médico. O quão próximo estamos do momento em que teremos robôs autônomos que possam cuidar de pacientes? Pessoas idosas que precisam de companhia e cuidado constante poderão ter um cuidador robótico, recebendo informações em tempo real via sensores instalados no paciente que monitoram pressão sanguínea, nível de glicose e de hidratação. Todos esses sensores são conectados via IoT com o robô, que possui um nível de IA avançado e dedicado para o cuidado. Ficção ou um produto em desenvolvimento que estará disponível nos próximos anos? Em algumas áreas da medicina e da saúde, a utilização de robôs já é uma realidade, como é o caso do robô Da Vinci (veja aqui), utilizado em cirurgias, e da linha de robôs da empresa KUKA Robotics, aplicada em tratamento de pacientes (veja aqui). O robô Da Vinci possui uma estrutura com braços robóticos que https://summitsaude.estadao.com.br/tecnologia/cirurgia-robotica-conheca-o-primeiro-da-vinci-x-usado-no-brasil/ https://www.kuka.com/pt-br/ramos-de-atividade/setor-de-sa%C3%BAde Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 15 Com a evolução da IA e da IoT, é possível prever que, em alguns anos, um robô cirúrgico será capaz de identificar por visão computacional qual porção de um órgão ou tecido precisa ser operada e, por meio da leitura de uma rede de sensores, extrair informação em tempo real de como o processo cirúrgico está influenciando os sinais vitais do paciente. Será que cada vez mais o papeldo ser humano será o de supervisionar a máquina, sem precisar atuar diretamente na cirurgia? Pense nisso! Especificamente sobre a integração IA – IoT, Vicari (2021, p. 80) cita a utilização de equipamentos ou tecnologias vestíveis (wearables) na manutenção da atenção dos alunos durante as aulas: a autora exemplifica o uso de tiaras que possuem sensores que recebem sinais do cérebro (eletroencefalograma (EEG)) e emitem sinais para monitorar a atenção dos alunos que as vestem. Os equipamentos vestíveis, em geral, estão conectados à internet – neste caso, à IoT –, configurando uma aplicação educacional desta tecnologia. A autora cita ainda que o mercado de equipamentos vestíveis que utilizam IA pode movimentar U$ 180 bilhões até 2023 (VICARI, 2021, p. 80). Outra aplicação significativa de IA aliada à IoT é na área da educação e ensino, como apresentado por Vicari (2021), utilizando tecnologias como: • Processamento de Linguagem Natural (PLN); • Realidade Aumentada (RA); e • Realidade Virtual (RV). De uma forma mais figurativa, compreenda que a inteligência humana é “emprestada” para as máquinas pelo uso da IA, bem como os sentidos, como tato e visão, são “imitados” pelos sensores. permite ao cirurgião executar movimentos precisos utilizando ferramentas como bisturi e agulhas de sutura, garantindo precisão milimétrica nos movimentos. 16Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública A educação é um setor prioritário em países de primeiro mundo e deve ser também uma prioridade em países em desenvolvimento, como é o caso do Brasil. Neste sentido, a aplicação de tecnologias na educação pode representar uma alternativa governamental para melhorar os índices de desempenho. E você, de que forma enxerga a aplicação destas tecnologias na sociedade? Em seu setor de atuação, considera possível apresentar propostas de implantação destas tecnologias, agregando-as aos serviços oferecidos aos cidadãos? Ou ainda, considera possível desenvolver novos produtos que utilizem as tecnologias citadas para desenvolver a indústria nacional e otimizar os comércios e estabelecimentos? Reflita sobre essas questões. Você chegou ao final desta unidade em que foi apresentado a conceitos relativos às áreas de Big Data e de IA, relacionando-as com a IoT. Agora, está habilitado(a) a identificar como ocorre a integração destas tecnologias. Continue firme em seus estudos! Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 17 BANCO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E SOCIAL (BNDES). Produto 8: Relatório do Plano de Ação – Iniciativas e projetos mobilizadores. Rio de Janeiro, 2017. Versão 1.1. 65 p. Disponível em: https://www.bndes.gov.br/wps/wcm/connect/ site/269bc780-8cdb-4b9b-a297-53955103d4c5/relatorio-final-plano-de-acao- produto-8-alterado.pdf?MOD=AJPERES&CVID=m0jDUok. Acesso em: 21 jan. 2022. EXCELACOM. 2016 Update: What Happens in One Internet Minute? 2016. 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Indústria 4.0: Internet das Coisas. 2016. Publicações Firjan: Cadernos de Inovação. Disponível em: https://www.firjan.com.br/publicacoes/ publicacoes-de-inovacao/industria-4-0.htm. Acesso em: 25 jan. 2022. VICARI, Rosa Maria. Influências das Tecnologias da Inteligência Artificial no ensino. Estudos Avançados, [S. l.], v. 35, n. 101, p. 73-84, 2021. Disponível em: https://www. revistas.usp.br/eav/article/view/185034. Acesso em: 25 jan. 2022. https://www.firjan.com.br/publicacoes/publicacoes-de-inovacao/industria-4-0.htm https://www.firjan.com.br/publicacoes/publicacoes-de-inovacao/industria-4-0.htm https://www.revistas.usp.br/eav/article/view/185034 https://www.revistas.usp.br/eav/article/view/185034 Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 19 Para iniciar a discussão sobre Machine Learning (ML), é interessante você notar que a definição de Inteligência Artificial (IA) propõe que a máquina consiga realizar tarefas com complexidade similar àquela apresentada pela mente humana. Singh et al. (2021, p. 1) trazem que o aprendizadode máquina é uma aplicação da IA que permite a um sistema aprender automaticamente por meio de experiência, sem precisar de uma programação explícita. Os autores destacam que o aprendizado de máquina pode ser usado para sintetizar relações fundamentais de uma grande variedade de dados, que são utilizados para resolver problemas em tempo real. 2.1 Integração entre IoT e Machine Learning para Análise de Dados Unidade 2: Machine Learning e Cloud Computing Objetivo de aprendizagem Ao concluir esta unidade, você estará apto(a) a identificar a integração da IoT com as tecnologias de Machine Learning e Cloud Computing. De uma forma simples, compreenda o Machine Learning (em português, aprendizado de máquina) como uma parte da IA que busca ensinar a máquina a “pensar”. Obviamente, essa compreensão precisa ser fundamentada com conceitos técnicos para não trazer uma percepção incorreta do objetivo desta área de estudo. 20Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública Ensinando a criança a falar. Fonte: Freepik.com Ensinando a máquina a falar. Fonte: Freepik.com 1 Quando se ensina uma criança a falar, começa-se de maneira simples e gradual: primeiro com sons, depois com palavras simples e, finalmente, a criança começa a encaixar as palavras e formar frases. 2 O aprendizado de máquina é uma ciência que tenta descrever para uma máquina como ela pode aprender determinada tarefa ou reconhecer um padrão. Isso é feito utilizando uma série de informações passadas para um algoritmo capaz de distinguir entre um determinado conjunto de classificadores. Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 21 Processo de aprendizagem da máquina. Fonte: Freepik.com Máquina reconhece um animal. Elaboração: CEPED/UFSC (2022). Adaptado de Freepik.com 3 Não há muita diferença entre ensinar um humano, um animal ou uma máquina; para que ocorra o aprendizado, basta utilizar as técnicas apropriadas para cada situação. Para que você compreenda o processo da aprendizagem de máquina, pense analogamente em como nós, seres humanos, aprendemos. Em uma tarefa simples, como reconhecer uma determinada espécie animal, não é necessário tê-la visto ao vivo – basta que o humano tenha observado um conjunto de imagens do animal e, caso encontrasse um exemplar da espécie, seria natural reconhecê-la. 4 Assim como o ser humano, a máquina vai precisar analisar as fotos do animal previamente para “aprender” suas características, como cor, tipo de pelos, tamanho, se possui ou não penas etc. Depois que as características são assimiladas, é possível reconhecer o animal ou qualquer outro objeto. Especificamente no casos das máquinas, deve-se utilizar um conjunto (“set”) de dados para que ocorra o aprendizado. 22Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública Kubat (2017, p. 1) apresenta um exemplo de teor técnico que consiste em um conjunto de dados relativo aos tipos de torta que “Joãozinho” gosta ou não gosta. Gostar e não gostar constituem um exemplo de um set de dados do tipo “positivo” e “negativo” de treinamento, por meio do qual a máquina vai induzir um classificador. O classificador é um algoritmo capaz de classificar conforme um conjunto dado de categorias. Para o exemplo mencionado, serão utilizadas duas classificações (categorias): positiva (Joãozinho gosta da torta) ou negativa (Joãozinho não gosta da torta). A figura a seguir mostra os seis tipos de torta que Joãozinho gosta e os seis tipos que ele não gosta. O número de classes que serão informadas ao algoritmo classificador pode, obviamente, ser maior que duas. Imagine que o classificador vá verificar a estação do ano em que uma foto foi tirada: nesse caso, seriam necessárias quatro classes, uma para cada estação. Para o exemplo oferecido, Kubat (2017) justifica a utilização de apenas duas classes somente pela simplicidade. Ao analisar a figura anterior, pode-se definir cinco atributos relativos ao domínio “Tortas”: Tipos de torta que Joãozinho gosta e tipos que ele não gosta. Elaboração: CEPED/UFSC (2022). Adaptado de Kubat 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12 Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 23 Os atributos são uma forma padronizada de informar ao classificador o que pode ser “aprendido” a partir da figura. O quadro a seguir apresenta as doze classificações possíveis para as tortas apresentadas na figura “Tipos de torta que Joãozinho gosta e as que ele não gosta”. Os doze exemplos são os dados de entrada para o algoritmo classificador. Exemplos de treinamento para o algoritmo classificador. Elaboração: CEPED/UFSC (2022). Adaptado de Kubat (2017). 1 forma: círculo, triângulo ou quadrado; 3 coloração da crosta: branca, cinza ou escura; 2 tipo da crosta: fina ou grossa; 4 espessura do recheio: fino ou grosso; e 5 coloração do recheio: branco, cinza ou escuro. Exemplo Forma Tamanho Coloração Tamanho Coloração Classe 1 Círculo Grossa Cinza Grossa Escura Positiva 2 Círculo Grossa Branca Grossa Escura Positiva 3 Triângulo Grossa Escura Grossa Cinza Positiva 4 Círculo Fina Branca Fina Escura Positiva 5 Quadrado Grossa Escura Fina Branca Positiva 6 Círculo Grossa Branca Fina Escura Positiva 7 Círculo Grossa Cinza Grossa Branca Negativa 8 Quadrado Grossa Branca Grossa Cinza Negativa 9 Triângulo Fina Cinza Fina Escura Negativa 10 Círculo Grossa Escura Grossa Branca Negativa 11 Quadrado Grossa Branca Grossa Escura Negativa 12 Triângulo Grossa Branca Grossa Cinza Negativa Crosta Recheio 24Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública Com os dados disponibilizados, é o momento de criar o classificador, que será programado em alguma linguagem específica, seguindo uma equação lógica. É possível montar, por exemplo, uma equação lógica que retorna “verdadeiro” para os exemplos positivos e “falso” para os exemplos negativos: [(Forma = Círculo) E (Coloração do Recheio = Escura)]. Utilizando esse classificador nos dados do quadro, verifica-se que todos os exemplos com classificação negativa retornam falso, enquanto os quatro exemplos da classificação positiva retornam verdadeiro. Dessa forma, esse classificador não foi projetado corretamente, pois, dos seis exemplos de tortas que Joãozinho gosta, o classificador acertou apenas quatro, cometendo dois erros. Um outro exemplo que pode ser analisado é o classificador [(Forma = Círculo) E (Coloração do Recheio = Escura)] OU [NÃO(Forma = Círculo) E (Coloração da Crosta = Escura)], que, ao ser aplicado nos dados do quadro apresentado, retorna falso. Ou seja, esse é outro classificador que não “acerta” as tortas que Joãozinho gosta. O processo agora seria analisar os dados do quadro buscando um classificador ideal, que consiga uma taxa de acerto o mais próximo possível de 100%. Claro que esse processo efetuado “manualmente” tem propósitos didáticos, apenas. Pode-se utilizar bibliotecas já consolidadas para efetuar essa classificação, como as bibliotecas TensorFlow e PyTorch, disponibilizadas para utilização com linguagem Python. Com relação à integração entre aprendizado de máquina e IoT, as possibilidades de aplicação trazem um vasto panorama. Por exemplo: imagine que uma rede de sensores pode gerar dados em tempo real enquanto estes dados são transferidos para um processamento central, no qual um algoritmo classificador os avalia, retornando ao usuário determinada análise. Um controle de atividade sísmica, nesse caso, poderia prever com grande antecipação a ocorrência de um terremoto, garantindo segurança aos habitantes de regiões propensas ao fenômeno. As técnicas de machine learning estão sendo utilizadas para criar aplicações IoT mais “inteligentes”, como traz Arora (2020). Porém, uma vez que as aplicações de ML exigem um processamento poderoso, ainda há limitação nos tipos de aplicações existentes. Nos casos como o do exemplo citado para controle sísmico, no qual a rede IoT coleta dados e o ML está instalado em uma máquina com capacidade deprocessamento, já existem soluções prontas rodando. Agora, aplicações mais específicas, como a utilização de ML para garantir segurança de criptografia nas aplicações IoT com o processamento acontecendo direto nos nós da rede, há uma limitação de aplicações associadas com a restrição da capacidade de processamento de cada nó. Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 25 Assim como o exemplo de classificação de tortas anteriormente apresentado, os conceitos básicos de aprendizagem de máquina são bastante técnicos. Recomenda- se a busca de aprofundamento no tópico de aprendizagem de máquina com a leitura do trabalho de Sharma e Nandal (2020), que apresenta exemplos de aplicação desta tecnologia junto à IoT. Para conhecer mais sobre a relação do machine learning com a IoT, assista ao vídeo a seguir: Videoaula: Integração entre IoT e Machine Learning para Análise de Dados Cloud Computing ou computação em nuvem, conforme a definição de Al-Qamash et al. (2018, p. 276), 2.2 Integração entre Cloud Computing e IoT É um paradigma de avanço em desenvolvimento de software, o qual permite que dados e programas sejam deslocados dos computadores pessoais e dos servidores das organizações para a nuvem. Para Humayun (2020, p. 494), a computação em nuvem é como um data center que está disponível sob demanda para qualquer usuário na internet, propiciando compartilhamento de recursos e economia em escala. A nuvem pode ser corporativa (limitada a uma única organização) ou pública (muitas organizações e/ou muitos usuários). Humayun (2020) acrescenta que o conceito de computação em nuvem amadureceu amplamente nos últimos anos, permitindo que qualquer coisa (dados, recursos, serviços) possa ser hospedada na internet e disponibilizada quando necessário. As possibilidades de ampliação de negócios com o surgimento do conceito de computação em nuvem foram imensas. Atualmente, uma pequena empresa não precisa de um grande investimento para possuir uma estrutura computacional. Ao invés disso, essa estrutura pode ser “alugada” de empresas como Amazon e Google. https://cdn.evg.gov.br/cursos/534_EVG/videos/modulo03_video04/index.html 26Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública O serviço de PaaS, por exemplo, permite que uma empresa utilize a plataforma computacional fornecida por uma empresa terceira, podendo focar sua atenção no desenvolvimento de seu software. Utilizar um serviço em nuvem não é exclusividade de empresas ou grandes corporações: usuários comuns também utilizam constantemente serviços disponibilizados em nuvem, como armazenamento de dados e softwares que não estão instalados em nossos computadores, mas sim “rodando” em um servidor. Você já armazenou alguma foto no Google Photos? Ou utilizou espaço de armazenamento no Google Drive ou no OneDrive da Microsoft? Há alguns anos, para poder utilizar um processador de texto ou uma planilha eletrônica, era necessário instalar os softwares localmente no computador. Atualmente, esses serviços são disponibilizados online, assim como o Google Documents e Google Sheets, além do Pacote Office, disponibilizado pela Microsoft. Toda essa gama de serviços oferecidos online é possível graças ao conceito de virtualização, que implica em dividir um servidor (máquina física) em várias “entidades virtuais” (RAYES; SALAN, 2018). Ou seja, quando você acessa um software online ou armazena seus dados, é como se você tivesse um computador alugado disponibilizado em um local físico sendo acessado pela internet. Dentre as maiores empresas que fornecem serviços de nuvem, pode-se citar DropBox, Google Cloud, Microsoft Azure e AWS- Amazon Web Services. Cada uma delas possui características particulares e formas de monetizar o espaço de armazenamento e tipos de serviço. Uma introdução sobre os serviços fornecidos pela nuvem da Amazon pode ser verificada no vídeo “What is AWS? Amazon Web Services” (veja aqui). 1 Serviço de Infraestrutura (Infrastructure as a Service – IaaS), que permite que empresas aluguem uma plataforma computacional; 3 Serviço de Software (Software as Service – SaaS). 2 Serviço de Plataforma (Platform as a Service – PaaS) e; Rayes e Salan (2018) indicam que a computação em nuvem como a conhecemos surgiu em 2008 e foi dividida em três categorias de serviços: https://youtu.be/a9__D53WsUs Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 27 Com relação à integração da Computação em Nuvem com a Internet das Coisas, Kaur (2020, p. 20) apresenta os seguintes itens: A arquitetura de uma aplicação que faz a comunicação de uma rede de sensores (típica da IoT) com um serviço de nuvem foi apresentada por Alturki et al. (2021, p. 89345) como sendo o conjunto denominado “nuvem de sensores”. Os principais componentes da nuvem são os sensores, o meio de comunicação sensores-nuvem e a arquitetura da nuvem. O meio de comunicação atua como uma ponte entre os sensores e a arquitetura da nuvem, facilitando a comunicação segura de dados. A figura apresenta uma representação desta nuvem de sensores: Rápido transporte: A computação em nuvem permite o rápido transporte da grande quantidade de dados gerados pelas redes IoT; Startups de IoT: a possibilidade de utilizar serviços em nuvem por preços acessíveis agrega valor às startups de IoT, que podem reduzir seu custo total em infraestrutura computacional; Projetos: ao possibilitar armazenamento e acesso aos dados remotamente, a nuvem permite que desenvolvedores implementem projetos sem atrasos, e, adicionalmente, ao armazenar e acessar dados na nuvem, as empresas de IoT acessam uma grande quantidade de dados (Big Data). Arquitetura de uma aplicação de comunicação de uma rede de sensores com uma nuvem Fonte: Alturki et al. (2021) 28Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública Uma aplicação típica da nuvem de sensores é no sistema de coleta de lixo automatizada que ocorre em Heidelgerg, na Alemanha. Os sensores são instalados nos coletores de lixo e monitoram em tempo real a necessidade de esvaziá-los. A nuvem que provê o serviço de monitoramento é gerenciada por uma aplicação da empresa alemã SAP. Esse exemplo se encaixa em várias tecnologias discutidas até este momento, principalmente a rede de sensores (IoT), o serviço em nuvem e o conceito de cidade inteligente. Esse serviço permite que, ao invés dos caminhões de coleta acessarem os coletores em datas e horários específicos, a retirada do lixo ocorra em tempo real (assim que um coletor indicar que está cheio), garantindo mais agilidade, evitando fluxo desnecessário de caminhões e odor desagradável por exposição do lixo por um tempo maior que o necessário dentro de um coletor. Aplicações voltadas a cidades inteligentes são ótimos exemplos de como a IoT e suas tecnologias de apoio, como a computação em nuvem, podem ser utilizadas de forma a melhorar a qualidade de vida de uma população. Assim como a coleta de lixo automatizada, diversos outros serviços podem ser pensados e implantados nas cidades para otimizar setores como saneamento, transporte, saúde e segurança. Contudo, em primeiro lugar é necessário formar equipes com capacidade técnica tanto para projetar como para implantar projetos tecnológicos que consigam utilizar todos os recursos disponíveis na preparação de uma melhor infraestrutura nas cidades. Pense nisso! Você chegou ao final desta unidade, na qual teve a oportunidade de aprender como ocorre a integração da IoT com as tecnologias de machine learning e cloud computing. Espera-se que os conceitos apresentados sirvam para aprimorar sua análise sobre os temas discutidos e que você possa aplicá-los em sua atividade profissional. Agora é hora de colocar os conhecimentos em prática: realize os exercícios disponíveis no ambiente virtual. Boa sorte! Você pode conhecer mais sobre aplicação de nuvem de sensores assistindo ao vídeo referente ao sistema de suprimentos aeroespaciais clicando aqui.https://www.youtube.com/watch?v=cPjzggunEZM Enap Fundação Escola Nacional de Administração Pública 29 ALCATEL-LUCENT ENTERPRISE (ALE). A Internet das Coisas (IoT) nas Empresas: Crie uma base segura para aproveitar as oportunidades de negócios da IoT. 2019. Resumo da Solução IoT para Empresas. Disponível em: https://www.al-enterprise. com/-/media/assets/internet/documents/iot-for-enterprise-solutionbrief-ptbr.pdf. Acesso em: 25 jan. 2022. AL-QAMASH, Amal; SOLIMAN, Iten; ABULIBDEH, Rawan; MOUTAZ, Saleh. Cloud, Fog, and Edge Computing: A Software Engineering Perspective. Beirut: 2018 International Conference on Computer and Applications (ICCA), 26 jul. 2018. 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